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专利名称：冷镜式露点测试仪图像采集系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于气体分析的测量仪器，具体涉及一种冷镜式露点测试仪图像采集系统。
背景技术：
气体湿度是指气体中水蒸汽的含量，气体露点温度是气体常用的湿度表示方法之一，是指用等压冷却的方法使气体中的水蒸汽冷却至凝聚相出现，或通过控制冷镜面的温度，使气体中的水蒸汽与(凝聚相)镜面露层的平展表面呈热力学平衡状态，准确的测出此时的温度即为该气体的露点温度，测量气体露点温度的仪器称为露点仪。现有冷镜式露点仪的工作原理是当被测气体进入结露室，并以一定流速掠过镜面(镜面温度高于该气体的露点温度)，干燥的镜面将光源的入射光近乎于全反射。露点仪进行测量时，首先根据光电检测器检测到的反射光的强度来控制制冷装置，使镜面温度下降，直至镜面出现冷凝(结霜或结露)，此时入射光在镜面上将会产生漫反射，反射光的强度则会相应改变，光电检测器感应到反射光信号的变化，锁定温度。此时的温度就是该气体的露点值。目前大部分采用液氮制冷的冷镜式露点仪的光路系统均采用单一的感光器件如光电池、光敏二极管、光敏电阻及光电管等对镜面反射光线进行测量。该方法可靠性和抗干扰性较差，一般测量准确度为±2°C。如果要提高准确度，必须提高温度控制精度。控制液氮制冷方法非常困难，增加了设计难度和成本。若改用其他制冷方式如热电制冷配合压缩机使用，虽然能够提高测量精度，但是体积庞大，失去了液氮制冷方式露点仪的便携性，目前除液氮制冷以外体积较小的冷镜式露点仪测量范围通常在20°C -75°C，无法满足-80°C以下露点气体的测量。

实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种冷镜式露点测试仪图像采集系统，以解决现有露点仪存在可靠性和抗干扰性差，且测量精度低的技术问题。为达到上述目的，本实用新型提供一种冷镜式露点测试仪图像采集系统，包括第一相机、第二相机、第一镜头、第二镜头、准平行光源、光源、镜面、光阑组件和测量腔体，镜面设置在测量腔体内，光源设置在镜面正上方与测量腔体连接，第二镜头与光源连接，第二相机连接至第二镜头；准平行光源设置在镜面侧上方与测量腔体连接；光阑组件设置在与准平行光源相对应的另一侧与测量腔体连接，第一镜头与光阑组件连接，第一相机与第一镜头连接。依照本实用新型较佳实施例所述的冷镜式露点测试仪图像采集系统，还包括制冷体和温度传感器，制冷体设置在镜面下方下方与镜面连接，温度传感器设置在制冷体与镜面之间与镜面连接。依照本实用新型较佳实施例所述的冷镜式露点测试仪图像采集系统，还包括上位机，上位机分别与第一相机和第二相机以及温度传感器连接，其进一步包括图像处理单元、测量处理单元和显示单元，其中，图像处理单元分别与第一相机和第二相机连接，用以对第一相机和第二相机采集到的图像进行处理，判断镜面是否结露，并结合温度传感器采集到的实时温度计算露点温度；测量处理单元分别与温度传感器和图像处理单元连接，用以根据温度传感器采集到的实时温度以及图像处理单元计算出的镜面结露情况控制镜面温度；显示单元分别与图像处理单元和测量处理单元连接，用以显示第一相机和第二相机采集的图像和计算出的露点温度，以及，温度传感器采集到的温度状态信息，并给出相应的提示。依照本实用新型较佳实施例所述的冷镜式露点测试仪图像采集系统，该上位机与 第一相机和第二相机之间通过USB2. O接口连接。依照本实用新型较佳实施例所述的冷镜式露点测试仪图像采集系统，该第一相机和第二相机米用(XD相机。依照本实用新型较佳实施例所述的冷镜式露点测试仪图像采集系统，该第一镜头和第二镜头米用光学镜头。依照本实用新型较佳实施例所述的冷镜式露点测试仪图像采集系统，该第一相机和第二相机的最小分辨率为320 X 240，最小帧频为18fps。依照本实用新型较佳实施例所述的冷镜式露点测试仪图像采集系统，该第一相机和第二相机采用USB数字图像接口。依照本实用新型较佳实施例所述的冷镜式露点测试仪图像采集系统，该光源采用球积分光源。本实用新型的工作过程为首先，安装在镜面侧上方的准平行光源发出的光线以一定角度照射到镜面上，反射后的光线通过光阑组件经过第一镜头后被第一相机捕获；安装在镜面正上方的光源发出的光线照射在镜面上后反射的光线通过第二镜头被第二相机捕获。之后，第一相机、第二相机将拍摄到的图像发送至上位机，上位机的图像处理单元对图像进行实时存储并对图像进行分析处理，判断镜面是否结露，结合温度传感器采集到的实时温度计算露点温度。同时，测量处理单元根据温度传感器采集到的温度以及图像处理单元计算出的露点温度控制电气控制系统，对镜面进行降温、升温及其他处理。最后，显示单元通过显示屏显示两个相机采集到的实时图像和露点计算结果，并通过显示不同指示状态提醒当前仪器处于升温、降温、分析露点或者停止状态等状态信息。与现有技术相比，本实用新型的有益效果为本实用新型对现有采用液氮制冷的冷镜式露点仪的光学系统进行了改进，采用了双CCD相机采集镜面图像，使用图像处理的方法判断镜面结露状态，可靠性、抗干扰性强，大大提高了测量灵敏度，精度高，测量准确度可达到± I °C以内。因此，与现有技术相比，本实用新型具有可靠性和抗干扰性强，且测量精度高的优点。

图I为本实用新型冷镜式露点测试仪图像采集系统的结构示意图。
具体实施方式

以下结合附图，具体说明本实用新型。请参阅图1，一种冷镜式露点测试仪图像米集系统，包括第一相机I、第二相机2、第一镜头3、第二镜头4、准平行光源5、光源6、镜面7、光阑组件8、测量腔体9、制冷体10和温度传感器11，镜面7设置在测量腔体9内，制冷体10设置在镜面7下方下方与镜面7连接，温度传感器11设置在制冷体10与镜面7之间与镜面7连接。光源6设置在镜面7正上方与测量腔体9连接，第二镜头4与光源6连接，第二相机2连接至第二镜头4。准平行光源5以一定角度设置在镜面7侧上方与测量腔体9连接；光阑组件8以同样的角度设置在与准平行光源5相对应的另一侧与测量腔体9连接，第一镜头3与光阑组件8连接，第一相机I与第一镜头3连接。优选地，本实用新型的冷镜式露点测试仪图像采集系统还包括上位机，上位机分别与第一相机I和第二相机2以及温度传感器11连接，其进一步包括图像处理单元、测量处理单元和显示单元，其中，图像处理单元分别与第一相机I和第二相机2连接，用以对第·一相机I和第二相机2采集到的图像进行处理，判断镜面是否结露，并结合温度传感器11采集到的实时温度计算露点温度。测量处理单元分别与温度传感器11和图像处理单元连接，用以根据温度传感器11采集到的实时温度以及图像处理单元计算出的镜面结露情况控制镜面7的温度。显示单元分别与图像处理单元和测量处理单元连接，用以显示第一相机I和第二相机2采集的图像和计算出的露点温度，以及，温度传感器11采集到的温度状态信息，并给出相应的提示。具体的，上位机与第一相机I和第二相机2之间通过USB2. O接口连接。更进一步地，第一相机I和第二相机2采用USB数字图像接口的CXD相机，且第一相机I和第二相机2的最小分辨率为320 X 240，最小帧频为18fps。第一镜头3和第二镜头4采用光学镜头。光源6采用球积分光源。以下结合图1，岁本实用新型的工作过程及原理进行详细说明。如图I所示，首先，安装在镜面7侧上方的准平行光源5发出的光线以一定角度照射到镜面7上，反射后的光线通过光阑组件8经过第一镜头3后被第一相机I捕获；安装在镜面7正上方的光源6发出的光线照射在镜面7上后反射的光线通过第二镜头4被第二相机2捕获。之后，第一相机I、第二相机2将拍摄到的图像发送至上位机，上位机的图像处理单元对图像进行实时存储并对图像进行分析处理，判断镜面是否结露，结合温度传感器11采集到的实时温度计算露点温度。同时，测量处理单元根据温度传感器11采集到的温度以及图像处理单元计算出的露点温度控制电气控制系统，对镜面进行降温、升温及其他处理。最后，显示单元通过显示屏显示两个相机采集到的实时图像和露点计算结果，并通过显示不同指示状态提醒当前仪器处于升温、降温、分析露点或者停止状态等状态信息。本实用新型对现有采用液氮制冷的冷镜式露点仪的光学系统进行了改进，采用了双CCD相机采集镜面图像，使用图像处理的方法判断镜面结露状态，可靠性、抗干扰性强，大大提高了测量灵敏度，精度高，测量准确度可达到±1°C以内。因此，与现有技术相比，本实用新型具有可靠性和抗干扰性强，且测量精度高的优点。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施实例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，任何未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属 于本实用新型技术方案的范围。
权利要求1.一种冷镜式露点测试仪图像采集系统，其特征在于，包括第一相机、第二相机、第一镜头、第二镜头、准平行光源、光源、镜面、光阑组件和测量腔体，所述镜面设置在所述测量腔体内，所述光源设置在所述镜面正上方与所述测量腔体连接，所述第二镜头与所述光源连接，所述第二相机连接至所述第二镜头；所述准平行光源设置在所述镜面侧上方与所述测量腔体连接；所述光阑组件设置在与所述准平行光源相对应的另一侧与所述测量腔体连接，所述第一镜头与所述光阑组件连接，所述第一相机与所述第一镜头连接。
2.如权利要求I所述的冷镜式露点测试仪图像采集系统，其特征在于，还包括制冷体和温度传感器，所述制冷体设置在所述镜面下方下方与所述镜面连接，所述温度传感器设置在所述制冷体与所述镜面之间与所述镜面连接。
3.如权利要求2所述的冷镜式露点测试仪图像采集系统，其特征在于，还包括上位机，所述上位机分别与所述第一相机和第二相机以及温度传感器连接，其进一步包括图像处理单元、测量处理单元和显示单元，其中， 所述图像处理单元分别与所述第一相机、第二相机和温度传感器连接，用以对所述第一相机和第二相机采集到的图像进行处理，判断镜面是否结露，并结合所述温度传感器采集到的实时温度计算露点温度； 所述测量处理单元分别与所述温度传感器和图像处理单元连接，用以根据所述温度传感器采集到的实时温度以及图像处理单元计算出的镜面结露情况控制镜面温度； 所述显示单元分别与所述图像处理单元和测量处理单元连接，用以显示所述第一相机和第二相机采集的图像和露点温度，以及，所述温度传感器采集到的温度状态信息，并给出相应的提示。
4.如权利要求3所述的冷镜式露点测试仪图像采集系统，其特征在于，所述上位机与所述第一相机和第二相机之间通过USB2. O接口连接。
5.如权利要求I所述的冷镜式露点测试仪图像采集系统，其特征在于，所述第一相机和第二相机米用(XD相机。
6.如权利要求I所述的冷镜式露点测试仪图像采集系统，其特征在于，所述第一镜头和第二镜头米用光学镜头。
7.如权利要求I所述的冷镜式露点测试仪图像采集系统，其特征在于，所述第一相机和第二相机的最小分辨率为320 X 240，最小帧频为18fps。
8.如权利要求I所述的冷镜式露点测试仪图像采集系统，其特征在于，所述第一相机和第二相机采用USB数字图像接口。
9.如权利要求I所述的冷镜式露点测试仪图像采集系统，其特征在于，所述光源采用球积分光源。
专利摘要一种冷镜式露点测试仪图像采集系统，包括第一相机、第二相机、第一镜头、第二镜头、准平行光源、光源、镜面、光阑组件和测量腔体，镜面设置在测量腔体内，光源设置在镜面正上方与测量腔体连接，第二镜头与光源连接，第二相机连接至第二镜头；准平行光源设置在镜面侧上方与测量腔体连接；光阑组件设置在与准平行光源相对应的另一侧与测量腔体连接，第一镜头与光阑组件连接，第一相机与第一镜头连接。本实用新型具有可靠性和抗干扰性强，且测量精度高的优点。
文档编号G01N25/68GK202710496SQ20122035233
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月19日 优先权日2012年7月19日
发明者水浩淼, 姜良俊, 李祥伟 申请人:上海电控研究所